O documento discute os diferentes tipos de isomeria, incluindo isomeria constitucional, isomeria de função, posição e cadeia. Também aborda estereoisomeria, incluindo enantiômeros, diastereômeros e centros quirais.
1. ISOMERIA
Compostos diferentes com a mesma fórmula molecular denominam-se isômeros.
Isômeros constitucionais (ou estruturais) são isômeros que diferem devido à
diferente ligação dos seus átomos. Por exemplo:
Fórmula
molecular
C4H10
C5H11Cl
C2H6O
Isômeros constitucionais
2. ISOMERIA
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.
-Nem todos os grupos estão unidos ao mesmo centro
-São moléculas muito diferentes tanto em suas propriedades físicas como
químicas.
7. ISOMERIA
e) Tautomeria
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).
13. ESTEREOQUÍMICA
Estuda as estruturas moleculares em três dimensões;
Estereoisômeros
Enantiômeros (enantion, grego
oposto)
Diastereoisômeros
São produtos
diferentes?
15. ESTEREOQUÍMICA
CENTRO QUIRAL
Carbono com quatro grupos diferentes ligados a ele
Carbono QUIRAL
Também chamado de centro quiral;
Características deste carbono:
Assimétrico;
Geometria tetraédrica;
Hibridação sp3;
16. ESTEREOQUÍMICA
COMO IDENTIFICAR UMA MOLÉCULA QUIRAL
1.
2.
Ao avaliar a sobreposição não devemos “romper ou formar” ligações;
Para ser uma molécula quiral basta uma única região do molécula não coincidir com a
outra imagem;
Espelho
III e IV
Não são superponíveis
ENANTIÔMEROS
17. ESTEREOQUÍMICA
COMO IDENTIFICAR UMA MOLÉCULA QUIRAL
3.
Moléculas quirais não possuem plano de simetria;
Plano de simetria
Esta molécula é AQUIRAL
Possui plano de simetria
Esta molécula também possui plano de simetria
AQUIRAL
19. ESTEREOQUÍMICA
CENTRO QUIRAL
Outros átomos que também podem fazem quatro ligações pode ser um centro quiral;
1.
Devido a geometria tetraédrica o centro quiral do carbono pode existir em ambos os
arranjos tridimensionais que não são imagens superponíveis;
Estereoisômeros as
imagens não são
superponíveis
2-butanol
20. ESTEREOQUÍMICA
Propriedades de moléculas quirais
•
Os ENANTIÔMEROS possuem as mesmas propriedades FÍSICAS (P.F; P.E; Espectro
IV; UV; RMN
se medidos em solventes aquirais)
EXCETO O SENTIDO DE
ROTAÇÃO DO PLANO DE POLARIZAÇÃO DA LUZ.
•
Os ENANTIÔMEROS possuem as mesmas propriedades QUÍMICAS
EXCETO AS
REAÇÕES COM OUTROS COMPOSTOS OPTICAMENTE ATIVOS.
ATIVIDADE ÓTICA DE MOLÉCULAS QUIRAIS
DEXTROROTATÓRIAS (d, +)
LEVOROTATÓRIAS (l,-)
Gira a luz polarizada para a direita
Gira a luz polarizada para a esquerda
21. ESTEREOQUÍMICA
COMPOSTO OPTICAMENTE ATIVO
São capazes de modificar a rotação da luz polarizada;
COMPOSTOS QUIRAIS
SÃO OPTICAMENTE ATIVOS
MISTURA RACÊMICA
Mistura de partes iguais dos enantiômeros (+) e (-).
IMPORTÂNCIA DA QUIRALIDADE
1.
A quiralidade está difundida em todo o universo;
2.
O corpo humano é estruturalmente QUIRAL;
3.
A maioria das moléculas dos seres vivos são quirais e, geralmente, somente um tipo
é encontrado;
4.
Quase todos os aminoácidos que formam as proteínas são quirais e todos desviam a
luz para a esquerda (levorotatórios);
23. ESTEREOQUÍMICA
ATIVIDADE ÓTICA
Descoberto pelo físico João-Baptista Biot – 1815;
1848
Luis Pasteur
princípio da estereoquímica
Os enantiômeros giram o plano da luz polarizada em iguais quantidades mas em direções
opostas;
Onda eletromagnética
Ou seja, enantiômeros resolvidos (separados) apresentam atividade ótica;
As oscilações do campo elétrico e magnético podem ocorrer em todos os possíveis
planos perpendiculares a direção de propagação.
24. ESTEREOQUÍMICA
ATIVIDADE ÓTICA
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
Equipamento capaz de polarizar a luz;
A lente geralmente é constituída de CaCO3 em determinada forma cristalina
Chamado de polaróide PRISMA DE NICOL;
27. ESTEREOQUÍMICA
ATIVIDADE ÓTICA
MEDIÇÃO
Medições realizadas em graus;
A rotação pode ocorrer para duas direções:
DIREITA (SENTIDO DO RELÓGIO)
dextrorotatório (d, +)
Assume-se valor POSITIVO
ESQUERDA (SENTIDO CONTRÁRIO DO RELÓGIO)
NEGATIVO Levorotatória (l, -);
FATORES QUE INFLUENCIAM:
Concentração da solução;
Comprimento de onda utilizado na fonte de luz;
Comprimento do tubo de amostra;
Temperatura;
Natureza do solvente.
Assume-se valor
28. ESTEREOQUÍMICA
ATIVIDADE ÓTICA
ROTAÇÃO ESPECÍFICA
D = raia D do sódio (589,6 nm);
T = temperatura, 0C;
α= rotação observada, graus
L = comprimento do tubo de amostra, cm
C = concentração da solução, g.mL-1
OBS: NO SI am = Poder rotatório ótico específico (rad m2 kg-1)
30. ESTEREOQUÍMICA
NOMENCLATURA ENANTIÔMEROS: SISTEMA (R-S)
1.
Não existe correlação entre a configuração do enantiômero e a direção da rotação
ótica;
2.
Não existe correlação entre a designação R e S e a direção de rotação ótica;
R
Do latin rectus (direito – a favor do relógio)
S
Do latin sinister (esquerdo – contra o relógio)
COMO DETERMINAR A PRIORIDADE DOS GRUPOS?
31. ESTEREOQUÍMICA
NOMENCLATURA ENANTIÔMEROS: SISTEMA (R-S)
BASES (regras de precedência):
1.
Número atômico do elemento ligado ao centro quiral
•
Menor número atômico
menor prioridade (4)
•
Maior número atômico
maior prioridade (1)
OBS: No caso de isótopos o de maior massa atômica tem maior prioridade
2.
Quando os átomos ligados ao centro quiral forem iguais passa-se a determinar a
prioridade pelo próximo átomo;
3.
Deve-se posicionar o grupo de menor precedência (4) na posição contrária ao
observador (atrás do plano);
Visão da molécula com o grupo de menor prioridade apontando para fora do plano
35. ESTEREOQUÍMICA
NOMENCLATURA ENANTIÔMEROS: SISTEMA (R-S)
PROJEÇÕES DE FISCHER
1.
As linhas verticais representam ligações que se projetam para trás do plano do papel (ou
que estão no plano do papel);
2.
As linhas horizontais representam ligações que se projetam para fora do plano do papel;
3.
As intersecções das linhas horizontais e verticais representa um átomo de carbono,
normalmente um carbono quiral;
4.
Quando usamos as projeções de Fischer para testar a superponibilidade de duas
estruturas é permitido girá-las de 1800 no plano do papel;
5.
Não podemos girar as estruturas de nenhum outro ângulo;
6.
Deve-se manter as estruturas no plano do papel;
7.
Não é permitido virar as estruturas
Fischer
36. ESTEREOQUÍMICA
MISTURA RACÊMICA
Mistura de partes iguais de enantiômeros;
São opticamente inativos;
Podem ser separados:
Solventes quirais;
Cromatografia com coluna quiral;
Reações que envolvam substâncias também quirais;
Butanona
Aquiral
hidrogênio
Aquiral
(±)-2-butanol
quiral
37. ESTEREOQUÍMICA
DIASTEREOISÔMEROS
São estereoisômeros cujas moléculas não são imagens especulares superponíveis;
São moléculas que apresentam dois ou mais centros quirais (exceto para isômeros cis,
trans onde as moléculas não apresentam centros quirais);
Para compostos cujos centros quirais são tetraédricos (sp3) o número total de
estereoisômeros não excederá 2n, onde n é o número de centros quirais tetraédricos (regra
de van’t Hoff);
Os diasteroisômeros apresentam propriedades físicas diferentes (P.F; P.E; solubilidades,
etc.);
44. CLASSIFICAÇÃO DAS RELAÇÕES ENTRE MOLÉCULAS
São superponíveis?
SIM
Tem a mesma fórmula molecular?
OU
São iguais em seus pesos moleculares e
suas composições elementares?
NÃO
Não são isômeros
NÃO
SIM
São a mesma
molécula
Diferem unicamente pelo
NÃO
arranjo de seus átomos no espaço?
São isômeros
São isômeros
estruturais
SIM
É um deles superponível
com a imagem no espelho do outro?
SIM
São enântiômeros
São quirais
NÃO
NÃO
São diasteroisômeros
NÃO
São intercambiáveis a
temperatura ambiente?
São estereoisômeros
São estereoisômeros
conformacionais
São superponíveis com suas
respectivas imagens no espelho?
SIM
SIM
São estereoisômeros
figuracionais
São aquirais