Aula Teorica 06 - Isomeria Constitucional

Esta é uma pré-visualização de arquivo. Entre para ver o arquivo original

Universidade Federal Rural do Semi­Árido – UFERSA 
1 
Prof.  Zilvam Melo – Química Orgânica 
1. Isomeria 
Moléculas  que  têm  a  mesma  fórmula  molecular,  mas  não  são  idênticas,  são 
chamadas  isômeros.  Os  isômeros  dividem‐se  em  duas  classes:  isômeros 
constitucionais e Estereoisômeros. 
1.1 Isômeros constitucionais 
Os  isômeros  constitucionais  são  isômeros  que  diferem  na  conectividade. 
Conectividade  é  a  forma  como  os  átomos  das  moléculas  estão  conectados.  Por 
exemplo, o etanol e o éter dimetílico são idêntico são isômeros de constitucionais, 
pois  têm  a  mesma  formula  molecular  (C2H6O)  no  entanto  os  átomos  em  cada 
substância estão conectados de forma diferente. O oxigênio no etanol está ligado a 
um  carbono  e  a  um  hidrogênio,  enquanto  que  no  éter  dimetílico  o  oxigênio  está 
diretamente  a  dois  carbonos.  Este  fato,  afeta  diretamente  as  propriedades  físicas 
dos compostos, pois o ponto de ebulição do etanol é 78,3 oC, enquanto que o do éter 
dimetílico  é  ‐24,9  oC.  Isso  se  dá,  pelo  fato  do  isômero  do  etanol  poder  formar 
ligações  de  hidrogênio  diferentemente  do  éter  dimetílico.  Na  Tabela  1  estão 
listados alguns exemplos de isômeros constitucionais. 
Tabela 1: Exemplos de isômeros constitucionais. 
Fórmula Molecular  Isômeros Constitucionais 
 
C4H10 
CH3CH2CH2CH3
Butano
e CH3CHCH3
CH3
Isobutano  
 
C3H7Cl 
CH3CH2CH2Cl
1‐Cloropropano
e CH3CHCH3
Cl
2‐Cloropropano 
Universidade Federal Rural do Semi­Árido – UFERSA 
2 
Prof.  Zilvam Melo – Química Orgânica 
 
C2H6O 
CH3CH2OH
Etanol
e CH3OCH3
Éter dimetílico  
 
C3H6O 
CH3CCH3
O
CH3CH2CHe
dimetilcetona propanal
O
 
 
Os isômeros constitucionais podem ser subdivididos em: 
a) Isomeria de Função; 
b) Isomeria de Cadeia; 
c) Isomeria de posição; 
d) Isomeria de Compensação ou Metameria; 
e) Isomeria Dinâmica ou Tautomeria. 
 
a) Isomeria de Função 
A diferença entre os isômeros está no grupo funcional. 
Existem quatro casos mais comuns e importantes de isomeria de função: 
 
• Isomeria: éter­álcool – CnH2n+2O 
Neste caso, sempre que for possível escrever a fórmula de um éter, também será 
possível escrever a fórmula de um álcool, usando a mesma fórmula molecular. 
Exemplo: fórmula molecular C2H6O 
H3C
Etanol
H3C
Metoximetano
O CH3
H2
C OH
 
Universidade Federal Rural do Semi­Árido – UFERSA 
3 
Prof.  Zilvam Melo – Química Orgânica 
• Isomeria: aldeído­cetona – CnH2nO 
Neste caso sempre que for possível escrever a fórmula de uma cetona, também 
será possível escrever a fórmula de um aldeído, usando a mesma fórmula molecular. 
Exemplo: fórmula molecular C3H6O 
C
O
H3C CH3 C
O
H2
C
H
H3C
Propanona Propanal  
 
• Isomeria: ácido carboxílico­éster– CnH2nO2 
Neste caso sempre que  for possível escrever a  fórmula de um éster,  também será 
possível  escrever  a  fórmula  de  um  ácido  carboxílico,  usando  a  mesma  fórmula 
molecular. 
Exemplo: fórmula molecular C2H4O2 
C
O
H
O CH3
C
O
H3C
O H
Metanoato de metila Ácido etanóico  
 
• Isomeria: fenol­álcool aromático­éter aromático – CnH2n‐6O 
Neste caso sempre que for possível escrever a fórmula de um fenol ou um álcool 
aromático,  também será possível escrever a  fórmula de um éter aromático, usando a 
mesma fórmula molecular. 
 
Universidade Federal Rural do Semi­Árido – UFERSA 
4 
Prof.  Zilvam Melo – Química Orgânica 
Exemplo: fórmula molecular C7H8O 
OHH3C
H2
C OH
O CH3
m‐metilfenol Álcool benzílico Metoxibenzeno
Fenol Álcool Éter  
b) Isomeria de Cadeia 
A  diferença  entre  os  isômeros  está  no  tipo  de  cadeia  carbônica.  Existem  três 
casos principais de isomeria de cadeia: 
• Isomeria: Cadeia fechada­cadeia aberta – CnH2n 
Neste caso sempre que for possível escrever a fórmula de um ciclano, também 
será possível escrever a fórmula de um alceno. 
Exemplo: fórmula molecular C3H6 
H2C CH2
H2
C
Ciclopropano
H2C C
H
CH3
Propeno  
 
• Isomeria: Cadeia ramificada­cadeia normal – CnH2n+2 
Neste  caso  sempre  que  for  possível  escrever  a  fórmula  de  um  composto  de  cadeia 
ramificada,  também  será  possível  escrever  a  fórmula  de  um  composto  de  cadeia 
normal. 
Exemplo: fórmula molecular C4H10 
H3C C
H
CH3
CH3
H3C
H2
C
H2
C CH3
Metilpropano Butano  
Universidade Federal Rural do Semi­Árido – UFERSA 
5 
Prof.  Zilvam Melo – Química Orgânica 
• Isomeria: Cadeia heterogênea­cadeia homogênea  
Ocorre sempre que for possível mudar a posição de um heteroátomo tornando a 
cadeia  homogênea  sem  alterar  o  grupo  funcional  –  o  que  se  dá  com  as  aminas  e  as 
amidas. 
Exemplo: fórmula molecular C2H7N 
NH3C
H
CH3
H2
CH3C NH2
Dimetilamina Etilamina  
 
c) Isomeria de Posição 
A diferença entre os  isômeros está na posição de um grupo  funcional, de uma 
insaturação ou de um substituinte. 
Existem três casos principais de isomeria de posição: 
 
•  Diferente Posição de um Grupo Funcional 
Ocorre  apenas  com  grupos  funcionais  ligados  à  cadeia  homogênea,  como 
alcoóis. 
Exemplo: fórmula molecular C3H8O 
H3C
H2
C
H2
C OH
Propan‐1‐ol
H3C C
H
CH3
OH
Propan‐2‐ol  
 
 
Universidade Federal Rural do Semi­Árido – UFERSA 
6 
Prof.  Zilvam Melo – Química Orgânica 
• Diferente Posição de Insaturação 
Ocorre  apenas  com  compostos  insaturados  que  não  sofrem  ressonância  e  têm  no 
mínimo 4 carbonos. 
Exemplo: fórmula molecular C4H8 
H2C C
H
H2
C CH3
But‐1‐eno
H3C C
H
C
H
CH3
But‐2‐eno  
 
• Diferente Posição de um Grupo Substituinte 
Ocorre  entre  compostos  cíclicos  com  no  mínimo  5  átomos  de  carbonos  ou  em 
compostos acíclicos com no mínimo 6 átomos de carbono. 
Exemplo: fórmula molecular C5H10 
C C
C
CH3H3C
H
H H
H
C C
C
CH3H
H
H H
CH3
1,1‐Dimetilciclopropano 1,2‐Dimetilciclopropano  
 
d) Isomeria de Compensação ou Metameria 
A diferença entre os isômeros está apenas na posição de um heteroátomo. 
Existem  quatro  casos  principais  de  isomeria  de  posição:  entre  éteres,  entre 
ésteres, entre aminas e entre amidas 
 
•  Metameria entre Éteres 
Ocorre éteres que possuem no mínimo 4 átomos de carbono. 
Universidade Federal Rural do Semi­Árido – UFERSA 
7 
Prof.  Zilvam Melo – Química Orgânica 
Exemplo: fórmula molecular C4H10O 
H3C O
H2
C
H2
C CH3 H3C
H2
C O
H2
C CH3
Metoxipropano Etoxietano  
• Metameria entre Ésteres 
Ocorre com ésteres que possuem no mínimo 3 átomos de carbono. 
Exemplo: fórmula molecular C3H6O2 
C
O
O
H3C C
O
O
H H2
C
Etanoato de metila Metanoato de etila
CH3 CH3
 
 
• Metameria entre Aminas 
Ocorre aminas que possuem no mínimo 4 átomos de carbono. 
Exemplo: fórmula molecular C4H11N 
H3C
H
N
H2
C
H2
C CH3 H3C
H2
C
H
N
H2
C CH3
N‐Metilpropanamina N‐Etiletanamina  
 
• Metameria entre Amidas 
Ocorre amidas que possuem no mínimo 2 átomos de carbono. 
Exemplo: fórmula molecular C3H7ON 
Universidade Federal Rural do Semi­Árido – UFERSA 
8 
Prof.  Zilvam Melo – Química Orgânica 
C
O
N
H
H3C C
O
N
H
H H2
C
N‐metiletanamida
CH3 CH3
N‐Etilmetanamida  
 
e) Tautomeria ou Isomeria Dinâmica  
Este  tipo  de  isomeria  ocorre  quando  dois  compostos  de  mesma  fórmula 
molecular e grupos funcionais diferentes coexistem em equilíbrio dinâmico no qual um 
deles está continuamente se transformando no outro e vice‐versa. 
  A  tautomeria  ocorre
somente  na  fase  líquida,  em  compostos  cuja  molécula 
possui  um  elemento muito  eletronegativo,  como  o  oxigênio  ou  nitrogênio,  ligado  ao 
mesmo tempo ao hidrogênio e a um carbono insaturado (que possui ligação π) A alta 
eletronegatividade  do  oxigênio  ou  do  nitrogênio  provoca  a  atração  dos  elétrons  da 
ligação π do carbono, que é uma ligação fraca e fácil de deslocar. 
 
• Tautomeria Aldo­enólica (enol ՞ aldeído) 
Ocorre entre aldeídos e enóis que possuem no mínimo 2 átomos de carbono. 
Exemplo: fórmula molecular C2H4O 
C C
H OH
H H
C C
O
H
H
H
H
Etenol Etanal  
• Tautomeria Ceto­enólica (enol ՞ cetona) 
Ocorre entre cetonas e enóis que possuem no mínimo 3 átomos de carbono. 
Exemplo: fórmula molecular C3H6O 
Universidade Federal Rural do Semi­Árido – UFERSA 
9 
Prof.  Zilvam Melo – Química Orgânica 
C CH2 C CH3
O
H3C
1‐Propen‐2‐ol Propanona
H3C
OH
 
 
 
2. Referências 
1. SOLOMONS, T. W.; GRAHAM; CRAIG FRYHLE. Química Orgânica. 8. ed. Rio de 
Janeiro: LTC, 2005. 1 e 2 v. 
2. ALLINGER, N. L. Química Orgânica. 2. ed. Rio de Janeiro: Guanabara, 1978. 
3. BRUICE, P. Y. Química Orgânica. 4. ed. São Paulo: Pearson, 2006