Isomeria (Esteroquimica)

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20/06/2014 
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Universidade Federal de Campina Grande 
Centro de Ciências e Tecnologia Agroalimentar 
Profª Roberlúcia A. Candeia 
Disciplina: Química Orgânica 
1 2 
 Isomeria 
É o fenômeno onde dois ou mais compostos possuem a 
mesma formula molecular (o mesmo conjunto de átomos) 
e diferentes fórmulas estruturais (diferentes 
conectividades entre os átomos). 
Analogamente, 
 Quantas palavras diferentes é possível escrever 
combinando as letras A, O, R e M? 
 
 AMOR, ROMA, MORA, ORAM, RAMO, OMAR, ETC... 
3 
Compostos orgânicos de mesma fórmula 
molecular que apresentam propriedades 
diferentes, são denominados de Isômeros. 
Na Química: 
Fórmula molecular C2H6O: 
 
 
 
 
 
 Pto ebulição 78ºC -24ºC 
 Pto fusão -117ºC -139ºC 
 Pto ebulição 56ºC 34ºC 
 Pto fusão - 95ºC -112ºC 
Fórmula molecular C3H6O: 
4 
 Classificação da Isomeria 
Isomeria 
Constitucional 
Cadeia (ou de núcleo) 
Posição 
Função (ou funcional) 
Compensação (ou Metameria) 
Tautomeria 
Estereoisômeros 
Geométrica ( ou cis-trans) 
Óptica 
Isomeria Constitucional (ou Planar): a diferença entre os compostos 
é visível no plano, ou seja, é explicada por fórmulas estruturais 
planas. 
Estereoisômeros (ou Espacial, ou Estereoquímica): a diferença 
entre os compostos só é visível no arranjo espacial dos átomos, ou 
seja, é explicada por fórmulas estruturais espaciais. 
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I.1. Isomeria de Cadeia (ou de núcleo): 
A diferença entre os isômeros está no tipo de cadeia carbônica, ou 
seja, é aquela onde os isômeros tem cadeias (ou núcleos) diferentes. 
CH3- CH = CH2 
C3H6 CH2 
 CH2- CH2 
Propeno 
Ciclopropano 
C4H10 
CH3- CH - CH3 
CH3 
CH3- CH2- CH2 - CH3 
Metilpropano 
Butano 
a) Cadeia aberta x fechada 
b) Cadeia normal x ramificada 
6 
C2H7N 
CH3- N - CH3 
H 
CH3- CH2- NH2 
Dimetilamina 
Etilamina 
c) Cadeia Homogênea x Heterogênea 
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2. Isomeria de Posição: 
 A diferença entre os isômeros está na posição de um radical, 
de um grupo funcional ou de uma insaturação. 
a) Diferente posição de um radical 
C6H14 
2-metil-pentano CH3- CH- CH2-CH2-CH3 
1 2 3 4 5 
CH3 
CH3- CH2- CH-CH2-CH3 
1 2 3 4 5 
CH3 
3-metil-pentano 
8 
C4H8 
CH2=CH-CH2-CH3 
1 2 3 4 
But-1-eno 
But-2-eno CH3-CH=CH-CH3 
1 2 3 4 
c) Diferente posição de uma insaturação 
b) Diferente posição de um grupo funcional 
C3H8O 
CH3- CH2- CH2- OH 
3 2 1 
Propan-1-ol 
Propan-2-ol 
OH 
CH3- CH- CH3 
1 2 3 
9 
3. Isomeria de Função (ou funcional): 
 A diferença entre os isômeros está no grupo funcional, ou 
seja, apresentam funções químicas diferentes. 
Os casos mais comuns são entre: 
a) Álcoois e Éteres CH3- CH2 – OH 
Etanol 
CH3- O - CH3 
Metóxi-metano 
C2H6O 
b) Aldeídos e Cetonas 
CH3- CH2 - CHO 
Propanal 
CH3 - CO - CH3 
Propanona 
C3H6O 
10 
c) Ácido Carboxílicos e Ésteres 
CH3- CH2 -COOH 
Ác. Propanóico 
CH3 -COO- CH3 
Etanoato de metila 
C3H6O2 
d) Álcoois Aromáticos, Éteres Aromáticos e Fenóis 
CH2OH OCH3 CH3 
OH 
Álcool Benzílico 
(Álcool aromático) 
O- Cresol 
(Fenol) 
Metóxi-benzeno 
(Éter aromático) 
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4. Isomeria de Compensação (ou Metameria): 
 A diferença entre os isômeros está na posição de um 
heteroátomo, ou seja, quando os isômeros diferem pela posição de um 
heteroátomo na cadeia carbônica. 
CH3- CH2 -O- CH2 - CH3 
 
 Etóxi-etano 
CH3 -O- CH2 - CH2 - CH3 
 
 Metóxi-propano 
C4H10O 
Vejam que, além da mudança de posição do heteroátomo, os dois 
isômeros pertencem ao mesmo grupo funcional (Éter), sendo então, 
denominado de metâmeros. “meta ” = mudança. 
12 
5. Isomeria de dinâmica (ou Tautomeria): 
 É o caso particular da isomeria funcional em que os dois 
isômeros ficam em equilíbrio dinâmico. 
Enol Aldeído 
C 
H 
OH 
CH2 CH3 - C 
O 
H 
C 
H 
OH 
CH3 - C 
O 
1ºCaso: Tautomeria Aldo-Enólica, que é o equilíbrio entre um aldeído e 
um enol 
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Enol Cetona 
C 
OH 
CH2 CH3 C 
OH 
C 
O 
CH3 CH3 C 
O 
CH3 
2ºCaso: Tautomeria Ceto-enólica que é o equilíbrio entre uma cetona e 
um enol 
14 
II. Estereoisomeria : 
1) Isomeria Geométrica (ou Cis-Trans): 
Pode ocorrer em dois casos principais, que são: 
a) Isomeria cis-trans em compostos com dupla ligação: 
Ex: 
Cis-1,2-dibromo-eteno 
Trans-1,2-dibromo-eteno 
Isômero Cis: Possui ligantes 
iguais em um mesmo plano 
Isômero Trans: Possui 
ligantes iguais em planos 
opostos. 
15 16 
 Ambos possuem propriedades físicas (densidade, pto 
de fusão e ebulição, etc.) e propriedades químicas 
diferentes. 
Na ligação dupla um carbono não pode girar livremente em 
relação ao outro, a existência das duas estruturas é 
justificada. E este fenômeno denominado rotação inibida (ou 
impedida), também ocorre em cadeias cíclicas. 
No espaço 
17 
Cis-1,2-dibromo-propano 
Trans-1,2-dibromo-propano 
b) Isomeria cis-trans em compostos cíclicos: 
 
Cis-1,2-dibromo-propano 
Trans-1,2-dibromo-propano 
18 
Proposto pelo cientistas Ingold, Bósnio e Prelog, a nomenclatura mais 
aplicada a alcenos cujos átomos de carbono da dupla possuem em 
conjunto mais que dois ligantes diferentes. 
Isomeria E-Z 
Com A ≠ B ≠ C ≠ D 
ou 
E o sistema E-Z, em que, a letra “E” vêm da palavra alemã entgegen, 
significando opostos. E a letra “ Z”, vêm da palavra alemã zusammen, que 
significa juntos. 
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E-Z em Compostos Acíclicos: 
Ordem de prioridade: 
P/ CX: o Etil é o ligante de maior 
prioridade, pois o desempate está no 
nº atômico do ultimo carbono desse 
ligante com o átomo de hidrogênio do 
ligante metil. 
 
P/ CY: o Nº Atômico do ligante Metil é 
maior o ligante Hidrogênio. 
“ Terá maior prioridade o ligante cujo átomo imediatamente 
ligado ao carbono da dupla tiver maior número atômico. 
3-metil-pent-2-eno 
E-3-metil-pent-2-eno Z-3-metil-pent-2-eno 
Planos Opostos 
(separados) 
Mesmo Plano 
(Juntos) 
E-Z em Compostos Cíclicos: 
Com A ≠ B ≠ C ≠ D 
ou 
Ex: 1-cloro-1-etil-2-metilciclobutano 
Ordem de prioridade: 
P/ CX: o Cl=17, C=12 e H=1. O Cloro é o 
ligante de maior prioridade, pois o nº 
atômico é maior que o ligante carbono; 
 
P/ CY: o metil é o ligante de maior 
prioridade, pois o nº Atômico do 
carbono é maior que o do Hidrogênio. 
X Y 
Z-1-Cloro-1etil-2-metilciclobutano 
Planos Opostos 
(separados) 
Mesmo Plano 
(Juntos) 
E-1-Cloro-1etil-2-metilciclobutano 
II. Quiralidade e Estereoquímica 
 
Quiralidade: É todo objeto que não é sobreponível a sua 
imagem especular. 
simétricos 
Assimétricos 
Objeto Quiral: Sua imagem especular não é sobreponível. 
Objeto Aquiral: Sua imagem especular é sobreponível. 
Estereoquímica: Estuda as estruturas moleculares em três 
dimensões. 
Estereoisômeros podem ser divididos em: 
 
• Enantiômeros (enantion, grego oposto) – São 
estereoisômeros cujas moléculas são imagem especulares 
não sobreponíveis entre si. 
 
• Diastereoisômeros – São estereoisômeros cujas moléculas 
não são imagem especulares entre si. 
 
 
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Centro quiral (ou Estereogênicos, ou Assimétrico). 
a) Compostos com um carbono assimétrico: 
O carbono central é assimétrico 
(costuma-se indicar os carbono 
assimétrico com asterisco (*)). 
Por que a eles estão ligados 4 
radicais diferentes. 
Centro de quiralidade: são centros cujos carbonoassimétrico possuem geometria tetraédrica (hibridização 
do carbono sp³). 
26 
Moléculas Aquirais possuem plano de simetria. 
Exemplo, 
27 
O carbono central é assimétrico (costuma-se indicar os carbono 
assimétrico com asterisco (*)). Por que a eles estão ligados 4 radicais 
diferentes. 
Molécula quiral são opticamente ativas. E estas possuem duas 
estruturas possíveis no espaço, denominada de dextrógira e 
levógira. 
 ácido 2-hidróxi-propanóico dextrógiro ácido 2-hidróxi-propanóico levógiro 
 ou ácido (+) lático ou ácido (-) lático 
Pto ebulição 52,8ºC 52,8º 
Densidade (g/mL) 1,2485 1,2485 
Rotação específica [α] +2,6 -2,6 
28 
29 
Criança vítima da Talidomida 
30 
Aplicações: 
Fermentação do leite e do 
vinho 
Açúcares e Adoçantes: 
sacarose: glicose e frutose 
Sacarina – após ingerida apresenta sabor 
amargo; 
Ciclamato de sódio – Produz câncer em ratos 
e por isso, foi abolida por muitos países, 
apesar de não ter comprovação em seres 
humanos; 
Aspartame – No organismo sofre hidrolise 
produzindo ácido aspártico, fenilalanina e 
metanol. A fenilalanina causa danos ao 
sistema nervoso. 
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Processos Biológicos - Enzimas 
Em moléculas assimétricas somente um dos isômeros ópticos são ativo. 
Exemplo, 
LSD: Isômero dextrogiro 
(causa alucinações), enquanto 
que o levogiro não produz 
nenhum efeito. 
Talidomida: Isômero dextrogiro é um 
sedativo, enquanto que o levogiro 
causa deformações (ataca o feto e 
as crianças nascem sem membros ou 
com deformações nestes). 
32 
Atividade Óptica: consiste na isomeria, cuja única diferença 
está no comportamento diante de uma luz polarizada. 
Descoberto pelo físico João-Baptista Biot – 1815; 
1848→ Luis Pasteur → princípio da estereoquímica 
Luz não polarizada: 
33 
Onda eletromagnética polarizada 
 Quando um feixe de luz comum passa através de um 
polarizador; 
 O polarizador interage com o campo elétrico da luz; 
 Após a interação a luz emerge do polarizador 
oscilando apenas em um plano: 
POLARÍMETRO 
• Instrumento com finalidade de medir o efeito de compostos 
opticamente ativos sobre a luz plano-polarizada; 
• A lente geralmente é constituída de CaCO3 em determinada 
forma cristalina, chamado de polaróide → PRISMA DE 
NICOL; 
34 
Representação esquemática de um 
polarímetro: 
35 
As substâncias que giram o plano de polarização são 
chamadas de substâncias opticamente ativas, ou seja, tem 
atividade óptica. É o caso de b. 
As substâncias que vibram num mesmo plano, são chamadas 
de opticamente inativa. É o caso da a . 
36 
+ α 
- α 
Quando a substância é opticamente 
ativa, e seu desvio for girado para a 
direita, denomina-se de dextrógira (d) 
(+). 
Quando a substância é opticamente 
ativa, e seu desvio for girado para a 
esquerda, denomina-se de Levógira () 
(-). 
Para uma molécula ser opticamente 
ativa, é necessário que ela seja 
assimétrica!! 
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A rotação específica [a], pode ser dada pela relação: 
 
Em que, 
[α] = rotação específica 
α = rotação observada: desvio no plano da luz polarizada (em graus) 
d = comprimento do tubo que contém a solução, expresso em 
decímetros (dm). 1dm =10cm. 
C = concentração da substância (em g/mL) 
D = luz utilizada, que é a Sódio 
20ºC = temperatura da rotação específica 
dC.
][ Cº20D

 
38 
39 
MEDIÇÃO: 
 
FATORES QUE INFLUENCIAM 
• Concentração da solução; 
• Comprimento de onda utilizado na fonte de luz; 
• Comprimento do tubo de amostra; 
• Temperatura; 
• Natureza do solvente. 
40 
b) Compostos com vários carbonos assimétricos diferentes: 
O carbono 2 e 3, são 
diferentes entre si. Uma 
vez que, os grupos do 
carbono 2 não são iguais ao 
do carbono 3. 
Portanto, este composto 
resulta em 4 isômeros 
opticamente ativo e distinto 
entre si que são: 
Ácido α-hidróxi-β-metil-succínico 
41 
• Os isômeros A e B, como C e D são pares de enantiômeros (possuem 
um (d ) e um () em ambos); 
•Têm-se 2 misturas racêmicas: A+B e C+D; 
• E os isômeros que não são enantiômeros entre si, são chamados de 
diastereoisomêros (não são isomeros ópticos), são constituídos entre os 
pares A e C; A e D; B e C e C e D. 
42 
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 Misturas Racêmicas (ou racemato): 
• Consiste de uma mistura equimolar dos dois 
enantiômeros. Isto é, apresenta a mesma quantidade de 
mols (50% de dextrógiro e 50% levógiro); 
• Essa mistura não desvia o plano da luz polarizada 
(oticamente inativo, por compensação externa); 
• Têm propriedades físicas diferentes dos enantiômeros. 
Exemplo, (±) butan-2-ol 
44 
Resumindo, 
Quando se tem N carbonos assimétricos diferentes, 
calcula-se o numero de isômeros ópticos ativos pela regra 
de Van’tHoff, que é: 
n
2
E misturas racêmicas: 
12 n
Ex: 
1 Carbono assimétrico 
 
 
2 Carbonos assimétrico 
2 isômeros ativos ( 21=2) 
1 isômero inativo (mistura racêmica) 20 = 1 
2 isômeros ativos ( 22=4) 
2 isômero inativo (mistura racêmica) 21 = 2 
45 
c) Compostos com carbonos assimétricos iguais: 
O carbono 2 e 3, são iguais 
entre si. Uma vez que, 
ambos estão ligados aos 
mesmos grupos. E existem 
os três isômeros: levogiro e 
dextrogiro, e agora, o meso. 
Ácido Tartárico (ácido di-hidróxi-succínico) 
Meso isômero: significa 
“meio”. A molécula não 
desvia o plano da luz 
polarizada (é 
opticamente inativo por 
compensação interna). 
Portanto é um 
diasteroisômero. Plano de simetria 
46 
Possuem dois ou mais carbonos assimétricos e um plano de 
simetria 
47 48 
Há dois casos importantes de moléculas que são 
assimétricas mesmo não possuindo carbono assimétrico, 
que são: 
a) Compostos Alênicos: consiste em compostos de 
alcadienos acumulados, ou seja, são aqueles que possuem 
duas ligações duplas seguidas. 
Isomeria Óptica sem carbono assimétrico 
Esta molécula não é superponível 
Não tem um plano de simetria, 
mas apresenta dois isomeros o 
dextrogiro e o levogiro. 
2,3-pentadieno 
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b) Compostos Ciclícos 
 Quando um compostos de cadeia carbônica cíclica 
apresenta isomeria geométrica, a molécula do isômero 
trans é assimétrica, isto é, não apresenta plano de 
simetria e portanto possui atividade óptica, 
apresentando dois isômeros, o dextrogiro e o levogiro e 
uma mistura racêmica. 
Exemplo, 1,2-dicloro-ciclo-propano 
50 
Nomenclatura de Enantiômeros: Sistema R, S ou 
Sistema Cahn-Ingold-Prelog 
1 
2 
3 
4 
2. Se o grupo (ou átomo) de menor prioridade está ligado 
com uma cunha tracejada, 
1. Classifique os grupos ligados ao carbono assimétrico 
51 
3. Se necessário, gire a molécula para que o grupo (ou 
átomo) de menor prioridade esteja ligado com uma cunha 
tracejada 
4. Pode-se desenhar a seta do grupo 1 para o grupo 2, 
passando pelo grupo de menor prioridade (4), mas nunca 
passando pelo grupo de menor prioridade (3). 
(R)-1-Bromo-pentan-3-ol 
52 
53 54 
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55 
OBS: Sentido anti-horário: S, se o 
Hidrogênio estivesse para trás. 
No entanto, o Hidrogênio esta para 
frente, então será R (sentido 
horário). 
 
 
56 
57 
 
Outras Designações da Estereoquímica – (D e L por 
exemplo). 
58 
Atenção: A partir da projeção de Fischer, considerar a 
hidroxila ligado ao carbono quiral mais afastado da função 
carbonila. 
Quando a hidroxila estiver a direita, o enantiômeroé D 
Quando a hidroxila estiver a esquerda, o enantiômero é L 
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AMINOÁCIDOS 
 
Se o grupo NH2 estiver a esquerda: aminoácido L 
Se o grupo NH2 estiver a direita: aminoácido D