Isomeria

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Isomeria
Conceitos de isomeria plana e estereoisomeria. Definição de quiralidade, carbono assimétrico e atividade
óptica de substâncias quirais.
Profa. Anna Claudia Silva
1. Itens iniciais
Propósito
Compreender os conceitos de isomeria plana e estereoisomeria permite o entendimento das diferenças de
propriedades físico-químicas de substâncias, bem como de outras características como a atividade óptica,
levando à possibilidade de identificação de compostos. Além disso, permite compreender a importância da
estereoquímica em fármacos e outras moléculas biologicamente ativas.
Objetivos
Reconhecer isômeros planos e os tipos de isomeria constitucional.
 
Reconhecer isômeros cis/trans, bem como os designados E/Z em alcanos de cadeia aberta e fechada.
 
Reconhecer as características e propriedades físico-químicas de moléculas quirais.
Introdução
Neste conteúdo, conheceremos uma parte da química que trata de compostos que podem parecer muito
similares à primeira vista, mas que acabam por apresentar propriedades muito distintas em um segundo
momento. 
 
A isomeria plana nos mostra como a diferença na organização dos átomos em uma estrutura pode levar a
propriedades físico-químicas, como pontos de fusão e ebulição, polaridade e reatividades completamente
diferentes.
 
Veremos também como a organização desses átomos no espaço influencia suas características.
 
Quem nunca ouviu dizer que gorduras trans são maléficas à saúde?
 
Ou talvez você já tenha ouvido falar da tragédia da talidomida causada por um enantiômero desse fármaco.
Entenderemos o que são esses conceitos e a importância deles para a nossa realidade.
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1. Isômeros planos e os tipos de isomeria constitucional
Isomeria: conceito base
Existem diversos tipos de isomeria na química, mas elas são separadas em dois grupos principais: a isomeria
plana (ou constitucional) e a estereoisomeria. A isomeria constitucional trata do arranjo das ligações e dos
átomos em determinada molécula, enquanto a estereoisomeria trata das diferenças na orientação espacial
desses compostos.
A pergunta-chave que devemos responder para iniciar nosso estudo em isomeria é: o que é um
isômero?
Isômeros são compostos que apresentam fórmula química igual, porém possuem estruturas diferentes.
Consequentemente, esses compostos apresentarão características físico-químicas também distintas.
O éter metil metílico e o etanol, por exemplo, possuem fórmula química C2H6O e, em temperatura ambiente
(25°C):
 
25°C
É importante que você saiba que as normas preconizadas pelo INMETRO estabelecem que as unidades
de medida devem estar separadas dos números por um espaço. No entanto, limitações tecnológicas nos
fazem juntar algumas das unidades aos números para tornar o entendimento do nosso material didático
mais fácil. Assim, se você encontrar número e unidades juntos, saiba que foi feito para melhorar a sua
visualização, mas que relatórios técnicos e demais materiais escritos por você devem seguir o padrão
internacional de separação dos números e unidades. 
Compostos isômeros também podem apresentar diversas características diferentes, tais como sabor e odor,
além de propriedades biológicas e químicas também distintas. 
 
Neste módulo, concentraremos nossas atenções na isomeria constitucional (ou plana). Existem cinco tipos de
isomeria plana possíveis. Vamos conhecê-las?
Isomeria de cadeia
O primeiro tipo possível de isomeria que trataremos é a isomeria de cadeia. Como o próprio nome diz, a
diferença entre os isômeros está na possibilidade de compostos de mesma fórmula química apresentarem
cadeias diferentes, como cadeias lineares e ramificadas, por exemplo.
 
Digamos que queremos escrever a estrutura de um composto de fórmula C4H10.
Que estrutura escreveríamos?
Éter 
O éter encontra-se no estado gasoso.
Álcool 
O álcool encontra-se no estado
líquido.
Teríamos duas opções, na verdade:
Butano
Isobutano
Butano e isobutano são isômeros de cadeia. Tanto o butano quanto o isobutano apresentam 4 átomos de
carbono e 10 átomos de hidrogênio em sua estrutura e são, portanto, isômeros.
 
 
E se fosse o composto de fórmula C5H10?
Lembra da fórmula geral dos alcanos? Um alcano linear tem fórmula geral CnH2n+2, como vimos no caso do
butano e do isobutano. No caso do composto C5H10, então, não poderíamos ter um alcano linear, mas
poderíamos ter um alcano cíclico, como o ciclopentano, ou um alceno. Veja abaixo os isômeros de fórmula
C5H10:
Ciclopentano
1-metil-ciclobutano
1-Penteno
Esse são exemplos de isômeros de cadeia.
 
Digamos que você se depare com uma situação em que é necessário saber quem são os isômeros planos
possíveis que apresentam determinada fórmula molecular. Como você procederia? Vamos pensar juntos?
 
Vamos usar como exemplo a fórmula C5H12.
1º Passo: Analisar a fórmula molecular
No nosso exemplo, temos apenas átomos de carbono e
hidrogênio e, por isso, sabemos que os isômeros serão
todos hidrocarbonetos. Mas será que pode ser insaturado?
Cadeia fechada ou aberta? Vamos olhar para o número de
hidrogênios. Você acha que o composto será saturado ou
insaturado?
A
Saturado
B
Insaturado
A alternativa A está correta.
Isso mesmo! Compostos que apresentam número de hidrogênios igual a 2n+2, sendo n o número de
átomos de carbono, serão saturados. No caso do nosso composto: 2×5+2=12, nossos isômeros serão
hidrocarbonetos saturados.
2º Passo: Montar a fórmula estrutural mais simples
possível
Sabemos que os nossos isômeros são hidrocarbonetos
saturados. Qual é o hidrocarboneto saturado mais simples
possível?
A
Pentano
B
Isopentano
A alternativa A está correta.
Isso mesmo! O hidrocarboneto de 5 carbonos mais simples possível é o pentano, um hidrocarboneto linear
e saturado.
3º Passo: Remover carbonos para criar ramificações
Como assim? Agora, os próximos isômeros deverão ser
ramificados e a única maneira de fazer isso sem aumentar
o número de carbono da fórmula é diminuindo o tamanho
da cadeia principal. Qual seria nossa primeira opção?
A
Butano substituído
B
Pentano substituído
A alternativa A está correta.
O cuidado necessário nessa etapa é o de não criar dois compostos iguais achando que são isômeros. As
duas estruturas abaixo representam o mesmo composto: 2-metilbutano. As ramificações devem estar
sempre no carbono de menor número possível, então, temos, em ambos os casos, a metila na posição 2.
É possível diminuir mais a cadeia?
A
Sim
B
Não
A alternativa A está correta.
O propano é uma cadeia principal de 3 carbonos, com isso, precisaríamos alocar mais 2 na forma de
ramificações. É importante lembrar que as ramificações devem ficar no meio da estrutura. Se adicionarmos
um desses carbonos na ponta, voltamos a ter o butano, pois estamos aumentando a cadeia principal. Da
mesma forma, se tentarmos substituir um etil no carbono 2 do propano, teremos mais uma vez o 2-
metilbutano.
Com isso, o último isômero possível é o 2,2-dimetilpropano. E podemos concluir que existem 3 isômeros
possíveis para essa fórmula molecular.
É importante lembrar que, se o número de hidrogênios na fórmula molecular for igual a 2n, poderemos ter um
alceno ou um composto cíclico e, se for 2n-2, pode ser um alcino ou um composto com duas ligações duplas
ou ainda um hidrocarboneto cíclico com uma ligação dupla, por exemplo. A relação entre o número de
hidrogênios e carbonos é sempre um forte indicativo em termos do tipo de cadeia do composto.
Isomeria de função
Os isômeros que vimos até aqui eram compostos apenas de átomos de carbono e hidrogênio, mas o que
acontece se tivermos um composto que apresenta um átomo de oxigênio, por exemplo?
 
Não só os átomos de carbono poderão estar em posições diferentes levando a isômeros de cadeia, mas os
átomos de oxigênio poderão estar em mais de uma posição e formar compostos que pertencem a funções
orgânicas diferentes. Vamos ver um exemplo?
Quais são os possíveis isômeros do composto de fórmula C2H6O?
Passo 1: Vamos lembrar quais são as funções orgânicas
que apresentam1 átomo de oxigênio em sua estrutura:
álcool, éter, cetona e aldeído.
 
Com dois carbonos apenas na fórmula, não é possível formar uma cetona, já que a carbonila (C=O) precisa
estar entre dois carbonos e a menor cetona possível é a propanona.
 
Um aldeído, por outro lado, apresenta a carbonila na ponta, portanto é possível de existir numa molécula com
2 carbonos. Ficamos, então, com 3 possibilidades:
 
• Álcool. 
 
• Éter. 
 
• Aldeído.
 
Passo 2: Checar a relação entre o número de hidrogênios e
carbonos
 
A fórmula molecular nos mostra que o número de hidrogênios é igual a 2n+2, ou seja, o composto não
apresenta ligações duplas. Assim, descartamos a possibilidade do aldeído.
 
Para confirmar, podemos desenhar as três estruturas. O que percebemos é que o acetaldeído não apresenta a
mesma fórmula química dos demais e, por isso, não é isômero deles.
Etano e éter dimetílico são isômeros entre si, mas o acetaldeído, não.
O etanol e o éter dimetílico, por outro lado, apresentam fórmula molecular C2H6O e diferem um do outro pela
função orgânica a qual pertencem, por isso são isômeros de função.
Isomeria de posição
Neste tipo de isomeria, além de apresentarem a mesma fórmula química (definição de isômero), os compostos
devem também pertencer à mesma função orgânica, porém o grupo funcional está em posições diferentes –
vale também para ligações duplas ou triplas.
 
Temos como exemplo desse tipo de isomeria a isopropilamina, que tem o grupo amina no carbono 2, e a
propilamina, na qual o grupo amina está ligado ao carbono 1. Veja as estruturas abaixo:
Isopropilamina e propilamina são exemplos de isômeros de posição.
Isomeria de compensação (metameria)
A isomeria de compensação está presente em compostos que apresentam heteroátomos em pontos distintos
de suas estruturas.
 
Um bom exemplo desse tipo de isomeria e que é muito importante na indústria farmacêutica são os anéis de
imidazol e pirazol. Ambos apresentam 2 átomos de nitrogênio em sua estrutura e fórmula molecular C3H4N2,
porém o imidazol é o 1,3-diazol e o pirazol é o 1,2-diazol, como mostram as estruturas a seguir.
Metâmeros: anéis C3H4N2 com o heteroátomo em posição distinta.
Embora pareça uma diferença pequena, esses dois anéis são partes importantes da estrutura de fármacos
completamente diferentes, como é o caso da dipirona sódica, utilizada como antipirético e antitérmico, e do
albendazol, um antiparasitário de grande relevância na prática clínica.
Dipirona sódica e albendazol, fármacos que apresentam anéis que apresentam
metameria.
Tautomeria
A tautomeria é um caso específico de isomeria de função na qual existe um equilíbrio dinâmico entre os
isômeros.
Eles se interconvertem de uma função para outra e existem em equilíbrio.
O exemplo clássico de tautomerismo e que tem enorme importância na química orgânica é o tautomerismo
ceto-enólico. Nesse tipo de tautomerismo, o grupo carbonila de um aldeído ou cetona se interconverte a um
álcool no qual a hidroxila está ligada a um carbono insaturado, ou seja, um enol. A imagem abaixo traz
exemplos desse tipo de isomeria.
Exemplos de tautomerismo ceto-enólico.
O enol, em geral, existe em quantidades muito pequenas quando comparado ao aldeído ou cetona, porém a
possibilidade de sua existência permite que uma série de reações possam ocorrer, chegando a ter capítulos
de livros dedicados a reações que apresentam enóis e enolatos (seu ânion) como intermediário-chave.
Consequências da isomeria plana
Talvez as mudanças que vimos entre os isômeros tenham parecido simples e até irrelevantes para você, afinal,
mesmo com as ligações entre os átomos sendo diferentes, ainda temos os mesmos átomos e na mesma
quantidade.
Isso é um engano.
Propriedades como solubilidade e ponto de ebulição são altamente dependentes da organização dos átomos
dentro da estrutura. Vamos voltar ao butano e isobutano que vimos como exemplo de isômeros de cadeia.
Ambos são compostos apolares que apresentam as forças de dispersão (London) como força intermolecular.
 
Será, então, que eles têm o mesmo ponto de ebulição?
Chave de resposta
Não! O butano tem ponto de ebulição de -1°C enquanto o isobutano tem ponto de ebulição igual a -11,7°C.
 E isso se deve ao fato de os átomos estarem ligados de maneira diferente. A ramificação diminui a área
superficial disponível para a ocorrência das forças intermoleculares e torna o ponto de ebulição do
composto mais baixo.
Voltemos ao exemplo do éter dimetílico e do etanol citados no início deste módulo. Esses compostos são
isômeros de fórmula química C2H6O, ou seja, apresentam a mesma massa molecular. No entanto…
E é por isso que em temperatura ambiente essas substâncias estão em estados físicos da matéria
diferentes.
Essa diferença se deve, mais uma vez, ao arranjo diferenciado dos átomos nos dois compostos. A existência
da hidroxila no álcool permite que ele faça ligações de hidrogênio, enquanto o éter tem como força
intermolecular entre suas moléculas as forças do tipo dipolo-dipolo, que são mais fracas e levam a menores
pontos de ebulição.
 
Note, então, que, embora tenham a mesma fórmula química, os isômeros planos (ou constitucionais)
apresentam propriedades distintas.
 
Agora que conhecemos a isomeria plana (ou constitucional), é hora de estudarmos o efeito das diferentes
organizações dos átomos nas estruturas no espaço e as diferenças que podem ocorrer.
Classificação de Isômeros constitucionais
Neste vídeo, a especialista Gabriela de Andrade Danin Barbosa falará sobre a classificação dos isômeros
constitucionais e a construção da estrutura molecular de isômeros a partir da fórmula química. Assista!
Conteúdo interativo
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Éter dimetílico 
O éter dimetílico tem ponto de ebulição
igual a -24°C.
Etanol 
O etanol tem ponto de ebulição igual
a 78,4°C.
Verificando o aprendizado
Questão 1
Acerca da isomeria, podemos afirmar que:
A
Isômeros são compostos que apresentam a mesma massa molecular e podem conter átomos de elementos
diferentes.
B
A isomeria constitucional ou plana trata das diferenças nas ligações entre os átomos de compostos com a
mesma fórmula química.
C
A tautomeria é um tipo de estereoisomeria, visto que trata da interconversão entre compostos de grupos
funcionais diferentes.
D
Existem 5 tipos de isomeria plana: de cadeia, de posição, de função, metameria e estereoisomeria.
E
Isômeros apresentam propriedades químicas idênticas apesar das diferenças em suas estruturas.
A alternativa B está correta.
A isomeria se divide em dois grandes grupos: a isomeria plana ou constitucional e a estereoisomeria. A
isomeria plana é a que pode ser entendida a partir da visualização da estrutura química plana, ou seja, não
há necessidade de analisar a conformação dessas moléculas no espaço. A estereoisomeria, por outro lado,
trata das diferenças presentes nos compostos quando comparamos suas estruturas tridimensionalmente.
Questão 2
Os compostos abaixo apresentam fórmula química C4H10O sendo, portanto, isômeros.
Assinale a alternativa que contém o tipo de isomeria exemplificado nos compostos acima:
A
Isomeria de cadeia
B
Isomeria de função
C
Isomeria de posição
D
Isomeria de compensação (metameria)
E
Tautomeria
A alternativa A está correta.
A diferença entre os dois compostos está na presença de uma ramificação no segundo composto. Isso
significa que esses compostos são isômeros de cadeia.
2. Isômeros cis/trans e os designados E/Z em alcanos de cadeia aberta e fechada
Estereoisomeria
Sabemos que a isomeria é dividida em isomeria plana ou constitucional e a estereoisomeria. Neste módulo,
vamos nos concentrar no segundo tipo.
Na estereoisomeria, a diferença entre as moléculas está na disposição dos átomos no espaço, ou
seja, a estrutura tridimensional é diferente.
Vamos começar vendo como classificar alguns desses isômeros que são formados a partir das diferentes
estruturas de alcenos e cicloalcanos, moléculas que não apresentam rotação livre.
Isomeria cis-transNos alcanos lineares, temos apenas ligações simples que apresentam rotação praticamente livre em torno de
seu eixo, de forma que a barreira de rotação na molécula do etano, por exemplo, é de apenas 12kJ/mol, uma
barreira facilmente transponível, que permite que os vários confôrmeros existam em equilíbrio.
 
No caso das duplas ligações, para que a rotação ocorra, é necessário que a ligação π seja rompida, pois, na
rotação, os orbitais p deixarão de estar paralelos, e isso requer uma energia de aproximadamente 350kJ/mol,
uma barreira energética bem mais difícil de ser ultrapassada.
Impossibilidade de rotação em uma ligação em função do rompimento da ligação π
Essa diferença energética e a impossibilidade de rotação livre em torno da dupla ligação confere aos alcenos
dissubstituídos duas possibilidades de isômeros: os isômeros cis e os isômeros trans, que apresentam
propriedades físico-químicas distintas.
Para que a isomeria cis-trans exista, ambos os carbonos devem ter substituintes diferentes, ou seja,
se um dos carbonos estiver ligado a dois ligantes iguais, não há isomeria. É o que acontece com o
propeno, no qual um dos carbonos está ligado a dois átomos de hidrogênio, portanto a molécula não
possui isomeria cis-trans.
Não há isomeria em compostos nos quais um dos carbonos da dupla ligação está
ligado a dois substituintes iguais.
O alceno mais simples no qual podemos ver a isomeria cis-trans é o 2-buteno, pois podemos ter as metilas
terminais do mesmo lado da dupla ligação (isômero cis) ou em lados opostos (isômero trans), como podemos
ver nas imagens abaixo:
Isomero cis Isômero trans
Isômero cis do 2-buteno Isômero trans do 2-buteno
Essa diferença na estrutura tridimensional dos compostos se reflete na estabilidade deles. O trans-2-buteno
apresenta as metilas terminais o mais longe possível uma da outra e isso faz com que seja mais estável que o 
cis-2-buteno, no qual a proximidade das metilas terminais leva a uma tensão estérica que diminui sua
estabilidade.
Esse tipo de isomeria é muito discutido na química de alimentos.
Isso porque os óleos de origem natural, como os óleos vegetais, por exemplo, apresentam gorduras poli-
insaturadas na forma do isômero cis, porém podem ser convertidos aos isômeros trans devido às condições
dos processos e essa mudança leva a alterações nas propriedades físico-químicas dos compostos. 
 
O ácido oleico, também conhecido como ômega 9, por exemplo, é um composto de fórmula C18H34O2 que
apresenta uma insaturação no carbono 9, isomeria cis e ponto de fusão igual a 14°C, ou seja, é um líquido à
temperatura ambiente. Já o isômero trans, conhecido como ácido elaídico, tem ponto de fusão igual a 44°C,
sendo um sólido à temperatura ambiente. Podemos ver a fórmula estrutural dos dois na imagem a seguir:
Estrutura dos ácidos oleico e elaídico, importantes na indústria de alimentos.
Essa mudança nas propriedades físico-químicas é explorada na indústria de alimentos no processo de
hidrogenação dos ácidos graxos.
Isso porque os óleos vegetais são líquidos à
temperatura ambiente devido à presença de
múltiplas ligações duplas com isomeria cis, mas
podem ser hidrogenados completamente
levando a gorduras saturadas sólidas de alto
ponto de fusão ou, ainda, serem parcialmente
hidrogenados levando à formação de
insaturações com isomeria trans, que tornam a
gordura sólida, mas com ponto de fusão
intermediário, dando a essas gorduras uma
consistência cremosa à temperatura ambiente.
Designação E/Z
Você deve ter observado que nos exemplos já vistos os substituintes ligados aos carbonos da dupla eram
parecidos, senão iguais.
O que acontece se tivermos substituintes muito diferentes ou três substituintes ao invés de apenas
dois? Será que a designação cis/trans ainda funciona?
A verdade é que não. Nesses casos, a designação cis/trans pode ser ambígua, assim, foi criado um sistema, a
designação E/Z. Nessa designação, os substituintes ligados aos carbonos da dupla ligação são priorizados de
acordo com as regras de Cahn-Ingold-Prelog, que vamos ver a seguir, utilizando o 2-bromo-1-fluorobut-1-eno.
Estrutura do 2-bromo-1-fluorobut-1-eno.
Regra n° 1
 
Compare os átomos imediatamente ligados aos carbonos da dupla ligação; aquele que tiver o maior número
atômico terá maior prioridade. No caso do nosso exemplo, temos:
Estabelecendo a prioridade entre os substituintes dos carbonos da dupla ligação.
No caso dessa substância, podemos ver, então, que os substituintes de maior prioridade estão do mesmo
lado da dupla ligação e, por isso, esse é o composto Z (do alemão zusammen, que significa “juntos”). A
imagem abaixo mostra o composto E (do alemão entgegen, que significa “oposto”):
Estrutura do (E)-2-bromo-1-fluorobut-1-eno.
Note que os compostos classificados usualmente como cis e trans também podem ser classificados na
designação E/Z. Vamos ver o caso do 2-buteno novamente:
Estruturas do (Z) e (E)-2-buteno.
Atenção
Ao escrever o nome dos isômeros, note que a designação cis/trans não precisa estar entre parênteses,
mas deve estar em itálico. Na designação E/Z, deve-se colocar a letra entre parênteses e em itálico
antes do nome IUPAC do composto. 
Agora que discutimos os alcenos, vamos ver como funciona a isomeria em compostos cíclicos.
Isomeria em cicloalcanos
No caso de cicloalcanos, a isomeria cis/trans é possível pelo mesmo motivo que nos alcenos:
Não existe rotação livre nas ligações sigma que compõem o anel.
Desse modo, assim como nos alcenos, os isômeros cis e trans só são passíveis de se interconverterem se
houver quebra das ligações sigma, o que não ocorre à temperatura ambiente. Essa característica implica
propriedades físico-químicas diferentes para os compostos, que podem ser isolados separadamente.
 
O menor cicloalcano possível de existir é o ciclopropano, que é também o composto no qual a visualização da
isomeria cis/trans é mais fácil.
Conformação cadeira do cicloexano.
Conformações cadeira do cicloexano com hidrogênios
axiais destacados em rosa.
Conformações cadeira do cicloexano com hidrogênios
equatoriais destacados em rosa.
Isômeros cis e trans do 1,2-dimetilciclopropano.
Ciclobutanos e ciclopentanos dissubstituídos, embora não sejam tão planares quanto o cicloproprano, ainda
apresentam planaridade suficiente para facilitar a visualização dos isômeros cis/trans. Por isso, podemos
simplesmente dizer que, assim como no caso dos alcenos:
A isomeria dos cicloalcanos começa a ficar mais difícil de visualizar com os cicloexanos, devido às diferentes
conformações que eles podem assumir, e ao fato de sua conformação mais estável, a cadeira, não ser plana e
ter substituintes nas posições axial e equatorial. Vamos começar entendendo quem são essas posições.
 
Os carbonos do cicloexano apresentam geometria tetraédrica e, quando desenhamos sua estrutura, devemos
respeitar a geometria colocando seus substituintes na posição certa.
1 - Para começar, vamos ver como desenhar a
conformação cadeira do cicloexano. A imagem
ao lado mostra as linhas que compõem essa
estrutura coloridas de maneira a facilitar a
visualização: as linhas azuis são paralelas entre
si, da mesma forma que as rosas e as pretas.
Note também que as pontas do cicloexano na
conformação cadeira ficam no mesmo nível.
2 - Em seguida, precisamos colocar os
substituintes nas posições axial e equatorial. Aqui, vamos
utilizar hidrogênios apenas e desenhar o cicloexano, mas
qualquer substituinte seguiria a mesma lógica de desenho.
Primeiro colocamos os hidrogênios axiais. Esses hidrogênios
estarão em linha reta, acima ou abaixo do anel, de maneira
intercalada, conforme a imagem:
Os hidrogênios equatoriais não são tão óbvios de serem
desenhados quanto os axiais. No entanto, as ligações
equatoriais estarão sempre paralelas a pelo
menos duas ligações C-C, conforme podemos
ver na imagem ao lado. Agora que entendemos
como desenhar o cicloexano e quem são as
ligações equatoriais e axiais, vamos ver a
isomeria cis/trans propriamente dita. Existem
três possibilidades de dissubstituiçõesno
cicloexano:
 Isômero cis 
Quando os dois substituintes estão do
mesmo lado do plano do anel, temos o
isômero cis.
Isômero trans 
Quando os substituintes estão em
planos opostos, temos o isômero trans.
 
os compostos 1,2-dissubstituídos;
 
os 1,3-dissubstituídos;
 
os 1,4-dissubstituídos.
 
Todos com isômeros cis e trans.
 
A determinação do isômero depende se os substituintes estão ambos em ligações que vão para cima ou um
para cima e um para baixo, conforme a imagem a seguir:
Como reconhecer compostos cis e trans em cicloexanos dissubstituídos na
conformação cadeira.
Essa diferenciação das ligações para cima e para baixo funciona também para compostos cíclicos ainda
maiores. A decalina, por exemplo, um composto bicíclico, também apresenta isomeria cis/trans, como
podemos ver a seguir:
Cis e trans-decalina.
Note que o anel da direita (todo em preto) pode ser considerado o anel principal, e que as ligações entre esse
anel e o segundo seguem a mesma lógica de ter ambas as ligações na mesma direção para o composto cis e
ligações na direção contrária para o composto trans.
Isomeria em compostos insaturados e cíclicos
Vejamos, através de exercícios, a identificação e classificação de isômeros cis/trans em alcenos e compostos
cíclicos; a classificação cis/trans de compostos cicloexano substituídos e a relação de tal classificação com os
locais de substituição (1,2/1,3 e 1,4) e as configurações axial e equatorial.
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Conteúdo interativo
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Verificando o aprendizado
Questão 1
Os compostos 1, 2 e 3 possuem isômero cis e isômero trans.
Assinale a alternativa que traz o isômero mostrado na figura:
A
Trans; cis; cis.
B
Cis; trans; cis.
C
Cis; cis; trans.
D
Trans; trans; cis.
E
Trans; cis; trans.
A alternativa B está correta.
Os compostos 1 e 3 apresentam ambos os substituintes em ligações direcionadas ao mesmo plano do anel,
ou seja, no composto 1 ambos estão para cima e no composto 3 ambos estão para baixo, o que quer dizer
que esses compostos apresentam isomeria cis.
Questão 2
Assinale a alternativa que traz a estrutura do isômero E do 2-fluoropent-2-en-3-amina:
A
Lorem Ipsum
B
Lorem Ipsum
C
Lorem Ipsum
D
Lorem Ipsum
E
Lorem Ipsum
A alternativa C está correta.
O primeiro passo seria identificar o composto que apresenta 5 carbonos na cadeia principal, com ligação
dupla entre os carbonos 2 e 3, substituído com flúor no carbono 2 e um grupo amina na posição 3. Em
seguida, sabemos que o isômero E é aquele que apresenta os grupos de maior prioridade em lados opostos
da dupla ligação e, como podemos ver na figura, esse é o caso da letra C, em que o flúor e a amina estão
em lados opostos.
3. Características e propriedades físico-químicas de moléculas quirais
Quiralidade
Até o momento, vimos os isômeros constitucionais ou planos, a isomeria cis/trans e designação E/Z. Agora,
vamos continuar nos aprofundando na estereoisomeria. Para isso, precisamos conhecer um conceito
importantíssimo: a quiralidade.
Mesmo sem saber, o conceito de quiralidade é familiar para você. Já acordou de manhã e tentou calçar o
sapato errado? Tentou colocar uma luva e percebeu que estava colocando a mão errada? O fato de que existe
um sapato e uma luva errados para nossas mãos e pés é resultado da quiralidade desses membros.
Um objeto ou molécula quiral é aquele que não é sobreponível à sua imagem especular. Como
assim?
Falamos antes que as nossas mãos são quirais. Vamos, então, fazer um experimento?
 
Coloque a sua mão esquerda em frente a um espelho. Note que a imagem refletida é igual à sua mão direita,
mas que se você tentar sobrepor as duas mãos com a palma para cima, por exemplo, isso não será possível.
 
O que acontece quando olhamos na frente do espelho é apresentado na imagem abaixo:
Imagens especulares não sobreponíveis.
Isso quer dizer que, se a imagem refletida não apresentar um plano de simetria, as imagens especulares não
serão sobreponíveis, como é o caso da letra B mostrada na imagem acima. O número 8, por outro lado, é
simétrico e, por isso, suas imagens especulares são sobreponíveis, conforme pode ser visto na imagem a
seguir:
Quiralidade em números e letras.
A quiralidade, no entanto, vai muito além das nossas mãos e de objetos como luvas e sapatos. A natureza está
repleta de exemplos de quiralidade, desde plantas que crescem sempre para o mesmo lado até nossos
aminoácidos que, com a exceção da glicina, são quirais e apresentam, geralmente, desvio da luz polarizada
para a esquerda, enquanto os açúcares naturais apresentam desvio da luz polarizada para a direita. Essas
diferenças são cruciais, pois afetam a interação dessas substâncias com as enzimas e receptores do nosso
organismo.
Moléculas quirais
Como identificar a quiralidade em uma molécula orgânica?
Chave de resposta
A regra é: moléculas quirais não são sobreponíveis à sua imagem especular.
Porém, existem algumas outras maneiras de se chegar a essa conclusão. A primeira é a presença de um
centro de quiralidade na molécula. O centro de quiralidade em uma substância orgânica é, em geral, marcado
por um asterisco (*) e dado pela presença de um carbono assimétrico.
Um carbono assimétrico é nada mais que um carbono tetraédrico ligado a quatro substituintes distintos entre
si.
 
É importante observarmos que uma molécula só será certamente quiral caso haja apenas um centro de
quiralidade em sua estrutura. Caso dois ou mais estejam presentes, é necessário avaliar a molécula como um
todo e ver se ela é ou não sobreponível à sua imagem especular.
 
A necessidade da presença de um carbono assimétrico na estrutura da molécula deriva do fato de que
moléculas que apresentem um plano de simetria não serão quirais, como vimos quando discutimos o conceito
de quiralidade, e esse cenário só existe quando todos os quatro substituintes são diferentes entre si. Veja na
imagem abaixo:
Carbono tetraédrico
Carbono com hibridização sp3 e que, por isso, faz 4 ligações simples.
Carbono assimétrico que possibilita o centro de quiralidade.
Uma vez que a molécula é identificada como quiral, sabemos que ela poderá existir na forma das duas
imagens especulares, que são denominadas enantiômeros.
Os enantiômeros são um tipo de estereoisômero em que as moléculas não são sobreponíveis às
suas imagens especulares, ou seja, são quirais.
Na imagem, podemos ver os dois enantiômeros do 2-butanol:
Enantiômeros do 2-butanol.
Os enantiômeros, assim como os outros isômeros que vimos, apresentam nomes diferentes para que
possamos saber a qual deles estamos nos referindo ao ler um texto, por exemplo.
Vamos ver como nomeá-los?
Nomenclatura de enantiômeros: Sistema R,S
Para nomear os enantiômeros de acordo com a IUPAC, devemos utilizar as regras de Cahn-Ingold-Prelog que
vimos quando discutimos a designação E/Z, lembra delas? Vamos fazer um resumo para refrescar a memória:
Regra nº 1
Compare os átomos imediatamente ligados aos carbonos. Aquele que tiver o maior número atômico
terá maior prioridade.
Regra nº 2
Essa regra é válida quando a primeira não é suficiente para definir o substituinte de maior prioridade.
Caso os primeiros átomos dos substituintes ligados ao carbono sejam iguais, passamos aos próximos
átomos.
Regra nº 3
Átomos ligados entre si através de ligações múltiplas equivalem a várias ligações simples entre
aqueles átomos. Ou seja, C=O, por exemplo, equivale a um átomo de carbono ligado a dois átomos de
oxigênio através de ligações simples.
Agora que lembramos das regras, vamos ver como designar se um enantiômero é o R ou o S, etapa por etapa,
utilizando um enantiômero do 2-butanol como exemplo:
1. Assinale a ordem de prioridade dos substituintes do carbono assimétrico de acordo com as regras de Cahn-
Ingold-Prelog (vamos utilizar letras para facilitar: “a” possui maior prioridade e “d” possui menor prioridade):
 
Lembrando que a etila tem preferência sobre a metila, pois, comparando o segundo átomo, sabemos que
carbono tem preferência sobrehidrogênio.
Atribuição de prioridade nos substituintes do 2-butanol.
2. Giramos a estrutura de modo que o substituinte de menor prioridade fique o mais longe possível do
observador. Nessa etapa e na seguinte, o uso da projeção de Newman facilita a designação e o entendimento.
Menor prioridade afastada na 2ª etapa da designação R,S.
3. Traçamos um giro que vai de a até c (d está para trás do carbono, então não será considerado nessa
etapa). Se as setas mostrarem que a molécula gira para direita (sentido horário), estamos frente ao
enantiômero R; caso as setas apontem para a esquerda (sentido anti-horário), estamos frente ao isômero S.
 
Como aqui as setas estão no sentido horário, temos o (R)-2-butanol.
Como analisar o sentido de rotação e o isômero correspondente.
Note que na nomenclatura de enantiômeros, a designação R,S deve vir entre parênteses, antes do restante do
nome e sempre em itálico.
 
No caso de compostos que apresentam mais de um centro de quiralidade, cada centro deve ser tratado e
nomeado de maneira individual para designar se aquele centro é R ou S. Uma vez estabelecida a designação,
o centro é numerado como se fosse um substituinte. Temos, por exemplo, o composto (2R,3R)-2,3-
dibromobutano.
Como desenhar os enantiômeros
Agora que sabemos identificar se estamos frente ao enantiômero R ou S, digamos que você queira desenhar o
outro enantiômero. Para compostos que apresentam apenas um centro de quiralidade, como o 2-butanol, é
bastante simples: a inversão de quaisquer dos dois substituintes na estrutura de um isômero levará ao outro.
A imagem traz o exemplo do 2-butanol:
Desenhando o (S)-butan-2-ol a partir do (R)-butan-2-ol.
E o que acontece quando temos mais de um carbono assimétrico na molécula?
Vamos ver o caso do 2,3-dibromopentano, que tem 2 centros de quiralidade:
 
Nesse caso, o primeiro passo é saber que o número máximo de enantiômeros que um composto pode ter é 2n,
em que n é o número de centros de quiralidade. No caso do 2,3-dibromopentano, então, podemos ter um
máximo de 4 enantiômeros para o composto.
Estrutura do 2,3-dibromopentano com os centros de quiralidade indicados.
Para desenhar os primeiros dois isômeros, podemos escolher a posição que quisermos, mas é sempre melhor
se o desenho da estrutura estiver de tal forma que facilite a visualização de um possível plano de simetria. A
imagem abaixo traz o exemplo do par de enantiômeros 1 e 2 do 2,3-dibromopentano:
Enantiômeros 1 e 2 do 2,3-dibromopentano.
Como podemos ver, as duas estruturas acima não são sobreponíveis e, portanto, são enantiômeros. Para
encontrarmos o outro par de enantiômeros possível, vamos inverter a posição de dois substituintes em um
dos carbonos e espelhar a imagem, conforme a imagem:
Enantiômeros 3 e 4 do 2,3-dibromopentano.
A análise das estruturas dos quatro estereoisômeros possíveis do 2,3-dibromopentano nos leva a uma outra
diferença importante.
 
Note que os compostos 1 e 2 são a imagem especular um do outro e não são sobreponíveis, ou seja, são 
enantiômeros. O mesmo acontece entre as estruturas 3 e 4. Mas e se compararmos 1 e 4? Ou 2 e 3? Vamos
descobrir.
Diastereoisômeros, enantiômeros e compostos meso
O fluxograma abaixo mostra como todas essas formas de isomeria que vimos até o momento estão
relacionadas:
Classificação dos diferentes tipos de isômeros.
Os compostos 1 e 4 que vimos anteriormente são estereoisômeros do 2,3-dibromopentano, porém não são a
imagem especular um do outro, entao são diastereoisômeros. Quando comparamos novamente os quatro
estereoisômeros do 2,3-dibromopentano, chegamos às seguintes relações:
Relações entre enantiômeros e diastereoisômeros do 2,3-dibromopentano.
Existe, ainda, um terceiro tipo de composto muito importante de ser mencionado: o composto meso. Para
entender quem é esse composto, vamos analisar o 2,3-dibromobutano.
 
Esse composto, assim como o 2,3-dibromopentano já visto, apresenta 2 centros de quiralidade, então
também existe um máximo de quatro isômeros possíveis para ele. 
Começamos escolhendo uma estrutura e desenhando sua imagem especular.
Enantiômeros 1 e 2 do 2,3-dibromobutano.
Em seguida, vamos inverter um dos centros quirais para obter o diastereoisômero 3 e sua imagem especular 
4.
Composto meso do 2,3-dibromobutano.
Agora, podemos observar que 1 e 2 são a imagem especular não sobreponível um do outro e, portanto, são
enantiômeros. Porém, 3 e 4 são sobreponíveis e apresentam um plano de simetria que corta a ligação σ
carbono-carbono entre os dois centros quirais ao meio. Isso quer dizer que 3 e 4 são uma única estrutura que
apresenta dois centros de quiralidade e não é quiral, ou seja, é um composto meso.
 
Da mesma forma que fizemos para o 2,3-dibromopentano, vamos olhar as relações entre os isômeros do 2,3-
dibromobutano?
Enantiômeros, diastereoisômeros e composto meso do 2,3-dibromobutano.
Para resumir:
Composto meso é um composto que, apesar de apresentar centros de quiralidade em sua estrutura, possui
um plano de simetria interno que o torna aquiral.
 
Diastereoisômeros são compostos que apresentam mesma fórmula molecular, porém seus átomos estão
arranjados de maneira diferente no espaço e não são a imagem especular um do outro. Esses compostos
apresentam propriedades físico-químicas como ponto de fusão e ebulição diferentes entre si.
 
Enantiômeros são compostos que são a imagem especular não sobreponível um do outro. Esses compostos
devem apresentar ao menos um átomo de carbono tetraédrico ligado a quatro substituintes diferentes,
também conhecido como carbono 
assimétrico. Caso tenha mais de um centro de quiralidade, o composto terá um número máximo de isômeros
igual a 2n em que n é o número de centros de quiralidade. Enantiômeros têm propriedades físico-químicas
idênticas entre si.
Se os enantiômeros apresentam as mesmas propriedades físico-químicas, como sabemos que eles existem?
Como sabemos que não são todos iguais? Sabemos porque esses compostos apresentam uma diferença que
está relacionada a uma propriedade que ainda não vimos: a atividade óptica.
Atividade óptica
Os estudos relacionados à atividade óptica começaram no século XIX com os trabalhos do físico francês
Jean-Baptiste Biot sobre a natureza da luz polarizada.
O feixe de luz, em geral, é um fenômeno eletromagnético que apresenta oscilações em um número infinito de
planos, como visto na imagem.
Planos do feixe de luz.
No entanto, é possível passar a luz por um dispositivo denominado polarizador, que filtra o feixe de luz de
maneira que a luz que atravessa tem suas oscilações no mesmo plano, ou seja, a luz se torna polarizada.
 
O que Biot observou a princípio foi que algumas substâncias eram capazes de desviar o plano da luz
polarizada em determinado ângulo α. Atualmente, contamos com um equipamento denominado polarímetro
para fazer essas observações.
 
Um polarímetro apresenta uma fonte de luz não polarizada, um polarizador, um espaço onde pode-se colocar
soluções de substâncias orgânicas para serem analisadas e um analisador que nada mais é que um segundo
polarizador, conforme pode ser visto na imagem abaixo:
Substância opticamente inativa
Quando o tubo de amostra contém uma substância opticamente inativa ou está vazio, a luz chegará
ao observador com a mesma intensidade máxima que passou pelo polarizador.
Substância opticamente ativa
Se a substância no tubo for opticamente ativa, o observador precisará girar o analisador em seu eixo
para observar a intensidade máxima de luz.
Substância dextrógira
Quando o analisador gira para a direita, em sentido horário, a substância é dita dextrógira (do latim, 
dexter, direita) e a rotação específica recebe um sinal positivo (+).
Substância levógira
Já quando o analisador gira para a esquerda, em sentido anti-horário, a substância é dita levógira (do
latim, laevus, esquerda) e sua rotação recebe um sinal negativo (-).
Rotação específica
O lado para o qual uma substância gira a luz polarizada é indicado pelo sinal de positivo ou negativo, como já
vimos,mas agora veremos o quanto essa substância vai desviar a luz polarizada.
O grau do ângulo de desvio é influenciado diretamente pela quantidade de moléculas quirais as
quais a luz polarizada encontra durante sua passagem pelo tubo contendo a amostra, ou seja, a
concentração da substância influencia diretamente o ângulo de rotação. Da mesma forma, se
mantivermos a concentração, mas aumentarmos ou diminuirmos o tamanho do tubo que contém a
amostra, o ângulo será alterado de maneira proporcional. O comprimento de onda da luz e a
temperatura também podem influenciar.
Por todos esses motivos, os químicos decidiram elaborar um padrão para que pudéssemos comparar
diferentes substâncias e, por isso, criou-se a ideia de rotação específica de uma substância. Essa rotação é
medida a 25°C utilizando uma luz de 586,6nm de comprimento de onda (lâmpada de sódio comum), o
caminho ótico l é de 1dm (ou 10cm) e a concentração da substância é de 1g/mL.
Rotação específica da substância. Rotação observada no polarímetro.
Caminho óptico.
c
Concentração da substância.
Vamos ver os exemplos de dois pares de enantiômeros, os do 2-metil-1-butanol e os do 1-cloro-2-metilbutano
e suas rotações específicas:
Enantiômeros R/S e o desvio da luz polarizada.
Nessa imagem, podemos observar duas informações muito importantes:
 
A rotação específica de um par de enantiômeros vai ter o mesmo valor numérico e sinais invertidos.
 
A configuração R/S não determina se um composto será dextrógiro ou levógiro – note que o (R)-2-
metil-1-butanol é dextrógiro (+), enquanto o (R)-1-cloro-2-metilbutano é levógiro (-).
A rotação específica de um composto é importante, pois é uma maneira de caracterizar tal substância e sua
pureza. A tabela abaixo traz exemplos de rotações específicas de algumas substâncias de grande importância
clínica:
1. 
2. 
Rotações específicas de substâncias de relevância médica
Composto: Penicilina V
 +233
Composto: Colesterol 
 -31,5
Composto: Morfina
 -132
Elaborada por Anna Claudia Silva
Mistura racêmica
Já vimos que um par de enantiômeros terá o mesmo valor numérico de rotação específica com variação
apenas no sinal, pois um será dextrógiro e o outro levógiro.
Isso quer dizer que, quando uma solução de um composto quiral apresentar quantidades
equimolares do par de enantiômeros, essa solução será chamada de mistura racêmica e não será
capaz de desviar o plano da luz polarizada.
Isso acontece porque enquanto um enantiômero vai desviar a luz polarizada em +x, o outro irá desviá-la em -
x, e o resultado será zero de desvio. A imagem abaixo mostra essa situação:
Misturas racêmicas não são capazes de desviar a luz polarizada.
A mistura racêmica de dois enantiômeros pode ser representada pelo símbolo (±) antes do nome da
substância. Por exemplo, uma mistura racêmica do (R)-2-butanol e (S)-2-butanol é representada como (±)-2-
butanol.
Excesso enantiomérico
Chamamos uma solução na qual só existe um enantiômero de solução opticamente pura ou 
enantiomericamente pura e de mistura racêmica uma solução com proporções iguais de enantiômeros.
 
Como vimos, as soluções opticamente puras desviarão a luz polarizada e a rotação observada será
equivalente à rotação específica da substância, no sentido correspondente ao enantiômero que estiver
presente na solução. A mistura racêmica, por outro lado, tem rotação nula.
Diferente desses dois casos, uma solução constituída por quantidades diferentes de dois
enantiômeros será opticamente ativa, porém, ao ser analisada em polarímetro, apresentará rotação
diferente da rotação específica da substância.
Vamos voltar ao exemplo do 2-butanol para entender melhor como isso funciona. Se em uma solução tivermos
70% do (R)-2-butanol e 30% do (S)- 2-butanol, podemos dizer que existe um excesso de 40% de enantiômero 
R (70% - 30% = 40%). As demais partes da solução são constituídas por uma mistura racêmica dos dois
enantiômeros. Chamamos esse excesso de um dos enantiômeros de excesso enantiomérico (ee%). 
 
Experimentalmente, podemos calcular o excesso enantiomérico da seguinte maneira:
Vamos ver como isso ocorre na prática:
A rotação da adrenalina opticamente ativa pura em água
(a 25°C) é de – 53°. O resultado da rotação específica obtido
pela análise de uma solução formada por uma mistura da
adrenalina e seu enantiômero foi de – 45°. Qual é o excesso
enantiomérico (ee%) nessa solução?
A
58%
B
85%
 ee 
A alternativa B está correta.
Vamos inserir os valores das rotações específicas do enantiômero puro e da mistura de enantiômeros na
equação apresentada para o cálculo de ee%:
A partir desse resultado, podemos dizer que temos um excesso enantiomérico de 85% da adrenalina. Os
outros 15% referem-se à mistura racêmica da adrenalina e seu enantiômero (7,5% de adrenalina e 7,5% do seu
enantiômero).
 
Se quisermos saber qual o percentual total de adrenalina que temos nessa mistura, basta somarmos o
excesso enantiomérico (85%) e o percentual da substância na mistura racêmica (7,5%). Logo, podemos dizer
que essa mistura é composta por 92,5% de adrenalina e 7,5 % do seu isômero.
Resolução de enantiômeros
Na natureza, a maior parte das moléculas quirais que encontramos estão na forma de um dos enantiômeros.
Os aminoácidos, por exemplo, são majoritariamente encontrados na forma de L-aminoácidos (levógiros),
enquanto os açúcares naturais são dextrógiros (D-açúcares).
 
No entanto, quando produzimos substâncias quirais em laboratório, em geral, obtemos uma mistura racêmica
dos enantiômeros e a separação deles pode ser necessária.
Mas como podemos separar compostos que não apresentam propriedades físico-químicas
diferentes?
A maneira mais fácil de fazer essa separação é utilizando os compostos naturalmente quirais que estão
disponíveis na natureza.
 
Digamos, por exemplo, que queremos separar enantiômeros da mistura racêmica de um álcool. Podemos fazer
isso utilizando o ácido (R)-mandélico proveniente de amêndoas em uma reação de esterificação em que um
dos produtos de partida está na forma enantiomericamente pura.
 
A esterificação levará à formação de dois diastereoisômeros que apresentam propriedades físico-químicas
diferentes e podem ser separados por cromatografia, por exemplo, conforme o esquema:
Etapa 1 da resolução de enantiômeros através de reação com substâncias
enantiomericamente puras.
Uma vez que temos os diastereoisômeros puros, podemos reverter a esterificação através de reação de
hidrólise, recuperando tanto o ácido quanto o álcool na forma enantiomericamente pura, conforme esquema
abaixo:
Etapa 2 da resolução de enantiômeros através de reação com substâncias
enantiomericamente puras.
Uma segunda possibilidade de fazer a resolução dos enantiômeros é através da formação de sais de
diastereoisômeros. Esse tipo de resolução é utilizado na separação dos enantiômeros de fármacos como
naproxeno e ibuprofeno.
Aproveitando-se do fato de que o naproxeno é um ácido carboxílico, reage-se ele com uma amina
enantiomericamente pura, no caso a N-propilglucosamina, e os sais diastereoisômeros são formados. Um dos
sais apresenta solubilidade enquanto o outro se mantém na forma cristalina, podendo então ser filtrado para
fora da solução, separando os enantiômeros, e a posterior basificação com hidróxido de sódio permite a
recuperação do sal de sódio do (S)-naproxeno, conforme esquema abaixo:
Exemplo de resolução enantiomérica do naproxeno.
O que podemos fazer caso os enantiômeros a serem resolvidos não contenham grupos funcionais
capazes de serem reagidos de maneira a formar diastereoisômeros diferentes?
Ibuprofeno 
O ibuprofeno sofre enantiomerização no
organismo, por isso é vendido na forma de
mistura racêmica.
Naproxeno 
O naproxeno apresenta atividade anti-
inflamatória apenas no seu isômero (S),
por isso deve ser comercializado na
forma enantiomericamente pura.
Chave de resposta
Nesse caso, podemos recorrer à cromatografia, na qual a fase estacionária é quiral por reação da sílica
com um composto enantiomericamente puro, conforme mostra aimagem:
Fase estacionária quiral.
O que acontece nesse caso é que um dos enantiômeros a ser resolvido terá maior afinidade pela fase
estacionária quiral do que o outro, portanto sairão da coluna cromatográfica em tempos diferentes, permitindo
a resolução dos enantiômeros. A imagem abaixo mostra como esse processo acontece:
Resolução enantiomérica por cromatografia com fase estacionária quiral.
Por que é importante fazer a resolução dos enantiômeros?
 
Principalmente na área de medicamentos, a resolução de enantiômeros pode ser a diferença entre atividade
biológica ou a falta dela, porém, mais do que isso, pode ser a diferença entre o uso seguro de uma medicação
e seus efeitos tóxicos.
 
Vamos ver alguns exemplos? 
 
β-bloqueadores
O primeiro exemplo que podemos citar é o dos fármacos β-bloqueadores. Estudos mostram que os
enantiômeros levorrotatórios desses fármacos chegam a ser 100 vezes mais ativos que suas contrapartes
dextrorrotatórias. Apesar disso, a maior parte dos fármacos β-bloqueadores seguem sendo comercializados
na forma de racematos.
 
• 
• Dopa
Por outro lado, a dopa, utilizada no tratamento da doença de Alzheimer, era comercializada sob a forma de
mistura racêmica, porém foram observados efeitos tóxicos graves relacionados à D-Dopa e, por esse motivo,
atualmente o fármaco corresponde à forma enantiomericamente pura da L-Dopa.
Nem sempre, no entanto, a resolução dos
enantiômeros é o suficiente para eliminar os
efeitos tóxicos de um dos enantiômeros. Isso
acontece porque alguns fármacos podem ser
convertidos ao enantiômero tóxico dentro do
nosso organismo.
É o caso da talidomida, por exemplo, um
fármaco que foi muito usado na década de
1960 para o tratamento de enjoos matinais em
gestantes. Na época, a medicação foi
amplamente utilizada e desencadeou o que
ficou conhecido como a “Tragédia da talidomida”, na qual várias crianças nasceram com deficiências em razão
do efeito teratogênico da (S)-talidomida.
 
Atualmente, o fármaco é utilizado no tratamento de doenças como lúpus eritematoso e mieloma múltiplo.
O quadro a seguir traz exemplos de fármacos e as diferentes ações farmacológicas dos enantiômeros:
Composto Efeito
Estrona
(+): hormônio estrogênico
(-): inativo
Penicilamina
D: Antirreumático
L: Extremamente tóxico
Talidomida
(R): Sedativo
(S): Teratogênico
Cetamina
(+): Anestésico
(-): Estimulante do SNC
Bupivacaína (±): Ambos os isômeros têm ação anestésica local, porém apenas o
enantiômero (-) tem ação vasoconstritora prolongando o efeito anestésico.
Timolol
(S): Escolha correta como bloqueador β-adrenérgico em hipertensão, angina
pectoris e algumas arritmias
(R): Ação mais localizada no β-adrenoceptor, melhorando a eficácia do timolol
no tratamento do glaucoma
Prilocaína
(S): é lentamente hidrolisado
(R): é rapidamente hidrolisado formando a toluidina, que causa
metemoglobinemia. É um caso de biointoxicação estereoespecífica.
Ações farmacológicas dos enantiômeros.
Adaptado de: FASSIHI, A. R., 1993, pág. 1-14.
Identificação e classificação de moléculas quirais
A especialista Gabriela de Andrade Danin Barbosa falará de exemplos e exercícios que envolvam a
identificação e classificação de enantiômeros quanto à configuração absoluta dos carbonos assimétricos
(regras de Cahn-Ingold-Prelog) e quanto ao desvio da luz polarizada. Também abordará a classificação
comparativa entre compostos estereoisômeros (diastero, enantio e composto meso). Assista!
Conteúdo interativo
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Verificando o aprendizado
Questão 1
O propoxifeno é um fármaco analgésico que também apresenta leves efeitos antitussígeno e
de anestesia local, que foi retirado do mercado em vários países devido ao risco de arritmias
cardíacas. Sua estrutura pode ser vista abaixo:
Assinale a alternativa que corresponde ao número de carbonos assimétricos na molécula do
propoxifeno:
A
1
B
2
C
3
D
4
E
5
A alternativa B está correta.
Um carbono assimétrico é um carbono que apresenta 4 ligantes diferentes e constitui um centro de
quiralidade. Nessa estrutura, podemos identificar 2 carbonos assimétricos assinalados pelo asterisco (*) na
figura a seguir:
Questão 2
A respeito dos estereoisômeros, assinale a alternativa correta:
A
Enantiômeros são moléculas que são imagens especulares sobreponíveis uma à outra.
B
Diastereoisômeros apresentam propriedades físico-químicas como ponto de fusão e ebulição idênticas entre
si.
C
Compostos meso são substâncias que não apresentam centro de quiralidade e, por isso, não são quirais.
D
Enantiômeros são moléculas que são imagens especulares não sobreponíveis uma à outra.
E
Enantiômeros e diastereoisômeros são sinônimos utilizados para nos referirmos a compostos quirais.
A alternativa D está correta.
Os estereoisômeros podem se dividir em diastereoisômeros, que não são a imagem especular de um outro
composto, e os enantiômeros, que são compostos que são a imagem especular não sobreponível de uma
outra estrutura.
4. Conclusão
Considerações finais
Neste conteúdo, conhecemos os diferentes tipos de isomeria que existem e aprendemos a reconhecer esses
compostos e a importância que eles têm na nossa vida.
 
Vimos que a isomeria plana pode apresentar cinco tipos diferentes, com propriedades físico-químicas
distintas apesar das fórmulas moleculares iguais.
 
Pudemos também conhecer os isômeros cis e trans de alcenos e cicloalcanos, aprendemos a identificar e
nomear esses compostos e as diferenças entre as suas propriedades, assim como a designação E/Z, tão útil
na identificação de compostos nos quais a isomeria cis/trans seria ambígua.
 
Por fim, vimos o conceito de quiralidade e a diferença entre enantiômeros, diastereoisômeros e compostos
meso, além de termos visto a importância desses compostos, principalmente na indústria farmacêutica, e
como separá-los.
Podcast
Para encerrar, a especialista Gabriela de Andrade Danin Barbosa faz um resumo do estudo apresentado
com destaque para a importância da estereoisomeria no desenvolvimento de fármacos. Ouça!
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Para saber mais sobre os assuntos tratados neste conteúdo, leia:
 
Os fármacos e a quiralidade: uma breve abordagem, de Vera Lúcia Eifler, publicado na revista Química
Nova, em dezembro de 1997, sobre a relação da quiralidade com os fármacos.
 
Fármacos e quiralidade, de Fernando A. S. Coelho, publicado na revista Cadernos Temáticos de
Química Nova na Escola, em maio de 2001.
 
Fármacos quirais em diferentes matrizes ambientais: ocorrência, remoção e toxicidade, de Ana R.
Ribeiro, Carlos Afonso, Paula M. L. Castro e Maria E. Tiritan, publicado na revista Química Nova, em
2016, que traz uma visão interessante sobre a importância da quiralidade na contaminação ambiental.
 
Chirality: a blueprint for the future, de D. Burke e D. J. Henderson, publicado no British Journal of
Anesthesia, em abril de 2002.
 
Stereochemistry in Drug Action, de Jonathan McConathy e Michael J. Owens, publicado na revista The
Primary Care Companion to the Journal of Clinical Psychiatry, em 2003.
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Pesquise na Internet pelas palavras-chave: drug stereochemistry, drug chirality, fármacos quirais e outras.
Referências
CAREY, F. A.; GIULIANO, R. M.; ALLISON, N. T.; BANE, S. L. Organic Chemistry. New York: McGraw-Hill
Education, 2018.
 
FASSIHI, A. R. Racemates and enantiomers in drug development. International Journal of Pharmaceutics, 92
(1993), 1-14. Consultado na internet em: 01 de jun. 2021
MCMURRAY, J. Química Orgânica. São Paulo: Cengage Learning, 2010.
RIBEIRO, E. P.; SERAVALLI, E. A. G. Química de Alimentos. São Paulo: Blucher, 2007.
SOLOMONS, T. W. G.; FRYHLE, C. B.; SNYDER, S. A. Organic Chemistry. Hoboken: John Wiley & Sons, Inc.,
2016.
WARREN, S.; GREEVES, N; CLAYDEN, J. Organic Chemistry. Oxford: Oxford University Press, 2012.
	Isomeria
	1. Itens iniciais
	Propósito
	Objetivos
	Introdução
	1. Isômeros planos e os tipos de isomeria constitucionalIsomeria: conceito base
	Isomeria de cadeia
	1º Passo: Analisar a fórmula molecular
	No nosso exemplo, temos apenas átomos de carbono e hidrogênio e, por isso, sabemos que os isômeros serão todos hidrocarbonetos. Mas será que pode ser insaturado? Cadeia fechada ou aberta? Vamos olhar para o número de hidrogênios. Você acha que o composto será saturado ou insaturado?
	2º Passo: Montar a fórmula estrutural mais simples possível
	Sabemos que os nossos isômeros são hidrocarbonetos saturados. Qual é o hidrocarboneto saturado mais simples possível?
	Pentano
	Isopentano
	3º Passo: Remover carbonos para criar ramificações
	Como assim? Agora, os próximos isômeros deverão ser ramificados e a única maneira de fazer isso sem aumentar o número de carbono da fórmula é diminuindo o tamanho da cadeia principal. Qual seria nossa primeira opção?
	Butano substituído
	Pentano substituído
	É possível diminuir mais a cadeia?
	Isomeria de função
	Passo 1: Vamos lembrar quais são as funções orgânicas que apresentam 1 átomo de oxigênio em sua estrutura: álcool, éter, cetona e aldeído.
	•  Álcool.
	•  Éter.
	•  Aldeído.
	Passo 2: Checar a relação entre o número de hidrogênios e carbonos
	Isomeria de posição
	Isomeria de compensação (metameria)
	Tautomeria
	Consequências da isomeria plana
	Será, então, que eles têm o mesmo ponto de ebulição?
	Classificação de Isômeros constitucionais
	Conteúdo interativo
	Verificando o aprendizado
	Questão 1
	Acerca da isomeria, podemos afirmar que:
	Questão 2
	Os compostos abaixo apresentam fórmula química C4H10O sendo, portanto, isômeros.
	Assinale a alternativa que contém o tipo de isomeria exemplificado nos compostos acima:
	2. Isômeros cis/trans e os designados E/Z em alcanos de cadeia aberta e fechada
	Estereoisomeria
	Isomeria cis-trans
	Isomero cis
	Isômero trans
	Isômero cis do 2-buteno
	Isômero trans do 2-buteno
	Designação E/Z
	Regra n° 1
	Atenção
	Isomeria em cicloalcanos
	Isomeria em compostos insaturados e cíclicos
	Conteúdo interativo
	Verificando o aprendizado
	Questão 1
	Os compostos 1, 2 e 3 possuem isômero cis e isômero trans.
	Assinale a alternativa que traz o isômero mostrado na figura:
	Assinale a alternativa que traz a estrutura do isômero E do 2-fluoropent-2-en-3-amina:
	3. Características e propriedades físico-químicas de moléculas quirais
	Quiralidade
	Moléculas quirais
	Nomenclatura de enantiômeros: Sistema R,S
	Regra nº 1
	Regra nº 2
	Regra nº 3
	Como desenhar os enantiômeros
	Diastereoisômeros, enantiômeros e compostos meso
	Atividade óptica
	Substância opticamente inativa
	Substância opticamente ativa
	Substância dextrógira
	Substância levógira
	Rotação específica
	c
	Rotações específicas de substâncias de relevância médica
	Composto: Penicilina V
	Composto: Colesterol
	Composto: Morfina
	Mistura racêmica
	Excesso enantiomérico
	A rotação da adrenalina opticamente ativa pura em água (a 25°C) é de – 53°. O resultado da rotação específica obtido pela análise de uma solução formada por uma mistura da adrenalina e seu enantiômero foi de – 45°. Qual é o excesso enantiomérico (ee%) nessa solução?
	Resolução de enantiômeros
	Por que é importante fazer a resolução dos enantiômeros?
	•  Dopa
	Identificação e classificação de moléculas quirais
	Conteúdo interativo
	Verificando o aprendizado
	Questão 1
	O propoxifeno é um fármaco analgésico que também apresenta leves efeitos antitussígeno e de anestesia local, que foi retirado do mercado em vários países devido ao risco de arritmias cardíacas. Sua estrutura pode ser vista abaixo:
	Assinale a alternativa que corresponde ao número de carbonos assimétricos na molécula do propoxifeno:
	A respeito dos estereoisômeros, assinale a alternativa correta:
	4. Conclusão
	Considerações finais
	Podcast
	Conteúdo interativo
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	Referências